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美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的科學家研製出一種新的電催化器，它利用創紀錄的低能量投入，直接將二氧化碳轉化為多碳燃料和酒精。這項工作是伯克利實驗室開展的一輪研究中的最新一項，為了創建一個能夠充分利用二氧化碳的清潔化學製造系統。

伯克利實驗室科學家楊培東領導的一個研究小組發現，由銅納米粒子構成的電催化器為分解二氧化碳以形成乙烯、乙醇和丙醇提供了必要的條件。

所有這些產品都含有兩到三個碳原子，在現代生活中都被認為是高價值的產品。乙烯是用於製造塑料薄膜和瓶子以及聚氯乙烯 （PVC） 管道的基本成分。乙醇通常由生物質製成，它已經成為汽油的生物燃料添加劑。雖然丙醇是一種非常有效的燃料，但目前製造成本太高，不能用於此目的。

為了測量催化劑的能源效率，科學家考慮產品的熱力學電位（電化學反應中可獲得的能量量）以及高於該熱力學電位以足夠反應速率驅動反應所需的額外電壓量。額外的電壓稱為超電位;超電位越高，催化劑的效率越高。

伯克利實驗室材料科學系的高級教師楊說：&34;我們在這裡報導的更具挑戰性。我們發現一種催化劑，可降低二氧化碳在高電流密度下運行，其超電位率創歷史新低，比典型的電催化劑低約 300 毫伏。

立方體式銅催化劑

研究人員利用X射線光電光譜學、透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡的組合，對伯克利實驗室分子鑄造廠中的電催化器進行描述。

催化劑由緊密包裝的銅球組成，每個球體直徑約7納米，以密集包裝的方式在碳紙上分層。研究人員發現，在電解的早期，納米粒子團融合併轉化為立方體樣納米結構。立方體形狀的大小從10納米到40納米。

伯克利實驗室化學科學系和加州大學伯克利分校材料科學與工程系的研究生、研究主要作者道賢金（Dohyung Kim）說：&34;我們試圖從預製的納米級銅塊開始，但並沒有產生大量的多碳產品。正是這種從銅納米層到立方體狀結構的實時結構變化，促進了多碳碳氫化合物和氧酸鹽的形成。

&34;&34;通過利用已經為商業太陽能電池和電解機等其他組件建立的價值，我們預測兩到三碳產品的電對產品和太陽能產品能效分別高達 24.1% 和 4.3%。

Kim估計，如果這種催化劑作為太陽能燃料系統的一部分被整合到電解機中，那麼一種只有10平方釐米的材料每天可以產生大約1.3克乙烯、0.8克乙醇和0.2克丙醇。

他說："隨著太陽能燃料系統各個部件的不斷改進，這些數字應該會隨著時間的推移而不斷改善。